數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，數(shù)控機床的應(yīng)用范圍也日漸增大?，F(xiàn)如今，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ畹亩鄠€領(lǐng)域，數(shù)控機床各項技術(shù)不斷提升的同時也為工業(yè)的發(fā)展和進步帶來了積極作用。因此，為了促進數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機床的進一步發(fā)展與應(yīng)用，本文主要通過對誤差補償這一關(guān)鍵技術(shù)進行論述，同時也就誤差分析、實際應(yīng)用等方面做了一些簡要介紹，希望能夠引起一定的重視。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；誤差補償；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.015

自上世紀(jì)六十年代第一臺數(shù)控機床誕生以來，隨著技術(shù)的成熟與應(yīng)用范圍的擴大，它為社會經(jīng)濟的發(fā)展與人民生活水平的提高做出了重大貢獻?，F(xiàn)如今，數(shù)控機床的加工精度已成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要參數(shù)。數(shù)控技術(shù)是一項集多種現(xiàn)代化信息技術(shù)為一體的制造技術(shù)，其中包括計算機技術(shù)、微電子處理技術(shù)及信息處理技術(shù)等，具有高精度、高效率等特點。然而，我國的數(shù)控機床在實際加工過程當(dāng)中仍因各種原因不可避免地出現(xiàn)了一些誤差，因而使得機床的加工精度受到了一定的影響。針對這一問題，就需要在實際的應(yīng)用過程中采取關(guān)鍵的技術(shù)對誤差進行補償以減少數(shù)控機床的加工誤差。

1 誤差補償?shù)亩x及誤差分析

學(xué)習(xí)自然科學(xué)的人都知道誤差是普遍存在的，具有不可消除性，但可以通過相關(guān)方法有效減小誤差?？傮w而言，提高機床精度的基本方法有兩種，分別是誤差防止法和誤差補償法，前者通過設(shè)計和制造途徑消除或減少可能的誤差源，而誤差補償則是通過修改機床的加工指令，對機床進行誤差補償，達(dá)到理想的運動軌跡以提高機床的精度，即通過分析、統(tǒng)計、歸納及掌握原始誤差的特點和規(guī)律，建立誤差數(shù)學(xué)模型，盡可能人為地造出一種新的誤差去抵消或大大減弱當(dāng)前成為問題的原始誤差，最終的理想結(jié)果是使人為誤差與原始誤差大小相等、方向相反，從而達(dá)到提高零件尺寸精度的目的。顯然，較前者而言，誤差補償技術(shù)是一項更具有經(jīng)濟價值并能有效減少加工誤差的方法。

要對數(shù)控機床進行誤差分析，首先要了解機床誤差以及分析誤差產(chǎn)生的原因。作為誤差補償整個過程的基礎(chǔ)與前提，只有先掌握了各環(huán)節(jié)誤差的性質(zhì)及它們之間的相互關(guān)系，才能夠想辦法制定出有效的防止和補償措施，保證誤差補償技術(shù)的有效性和合理性，因此在實施誤差補償之前進行誤差分析是十分有必要的。

2 數(shù)控機床誤差補償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)

2.1 誤差建模技術(shù)

誤差建模是誤差補償技術(shù)的第一步，建模的方式有兩種，分別是：誤差綜合建模、誤差元素的建模。在實際器件的生產(chǎn)加工過程中，其加工精度基本取決于機床上刀具與被加工零件之間的相對位移，通過運動學(xué)模型表現(xiàn)出來的這種相對位移產(chǎn)生的誤差就是綜合誤差。而誤差元素的建模，其研究對象是某一項誤差元素，例如機床主軸的熱漂移誤差等，此項技術(shù)的關(guān)鍵在于建立一個更為有效的模型將機床存在的誤差準(zhǔn)確地反映出來。

2.2 誤差測量技術(shù)

在對機床誤差建模后，需要對誤差成分進行精確有效的測量。目前已知的測量方法有直接誤差測量和間接誤差辨識。前者是基于機床不同位置的溫度分布不同，測量所得的一般是單項誤差，可以借助激光干涉儀等其他光學(xué)或機械方面的儀器進行測量。而后者一般測量的是綜合誤差，它借助運動學(xué)方法建立綜合誤差模型，同時輔以其他數(shù)學(xué)方法對測量得到的誤差進行分離，從而間接得到各誤差成分。兩種測量方法比較發(fā)現(xiàn)，間接誤差測量是一種更快速有效的方法，而直接測量則相對更精確但耗時長。

2.3 進行實時誤差補償

前兩步的進行最終是為了對誤差進行實時補償，此法是通過將獲取到的外部信號如溫度等輸入補償裝置，計算出誤差補償?shù)木唧w數(shù)值，繼而從接口輸入到機床系統(tǒng)，進行誤差補償運動。實時誤差補償具有適用性強、靈活性強等特點，它能夠在最大程度上有效地提高補償精度，因而被廣泛使用。

3 數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)在實際操作過程中的應(yīng)用

3.1 在大型設(shè)備制造中的應(yīng)用

隨著社會的發(fā)展，一些大型精密儀器需求量增長迅速，由于其對精密程度的要求頗高，稍有不慎就很可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果，威脅生命財產(chǎn)安全，帶來重大損失，因此誤差補償關(guān)鍵技術(shù)在這些大型設(shè)備的制造及使用過程中至關(guān)重要。這具體表現(xiàn)在以下兩個方面：數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)在提升器件精密度的同時也保證了設(shè)備安全有效的使用；在提升我國大型精密儀器的生產(chǎn)技術(shù)水平的同時也為我國的生產(chǎn)制造水平做出了一定的貢獻。

3.2 在熱變形誤差檢測中的應(yīng)用

在數(shù)控機床的運轉(zhuǎn)過程中，部分易發(fā)熱的位置很容易出現(xiàn)產(chǎn)熱量過大的現(xiàn)象，從而使產(chǎn)品出現(xiàn)熱變形，影響產(chǎn)品的正常生產(chǎn)。然而，數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用使得當(dāng)機器溫度過高時，能夠及時感應(yīng)到溫度并將溫度變化對產(chǎn)品造成的影響記錄下來，一旦溫度的變化足夠?qū)Ξa(chǎn)品的正常生產(chǎn)造成影響，此項技術(shù)能夠及時檢測生產(chǎn)誤差并進行誤差補償，從而有效保證了產(chǎn)品的精度。

4 結(jié)論

綜上所述，數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)用以提高機床加工精度有力地推動了我國工業(yè)的快速發(fā)展，其廣泛的應(yīng)用在我國的機械制造業(yè)中也是相當(dāng)重要的。盡管當(dāng)下我們國家的數(shù)控技術(shù)還有許多需要改進的地方，但其發(fā)展前景依然相當(dāng)可觀。我堅信，在國家各方力量的推動下，我國的數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)必然會越來越好。

參考文獻：

[1]鄧春麗.研究數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用[J].科技展望，2016，25（12）：87.

[2]馬勇.淺談數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)[J].中國機械，2014（11）：236-237.

[3]秦曉寅.數(shù)控機床誤差補償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)研究[J].河南科技，2013（24）：104，113.

作者簡介：葉正軍（1983-），男，鹽城射陽人，本科，二級實習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向： 機械加工。